© PERI

MENSE-KORTE: Đột phá của công nghệ in bê tông 3D

Những người tiên phong trong công nghệ in bê tông 3D “MENSE-KORTE | ingenieure + architekten” đã chứng minh những lợi ích to lớn mà công nghệ này mang lại cho ngành xây dựng. 

MENSE-KORTE ingenieure+architekten là những người tiên phong thực thụ trong ngành công nghiệp xây dựng của Đức.  Công ty có trụ sở tại Beckum đã xây dựng nên ngôi nhà đầu tiên ở Đức được áp dụng công nghệ in 3D hoàn toàn dành cho một gia đình vào năm 2021. Ngôi nhà không phải được in bằng vật liệu nhựa, mà là bê tông. Hai kiến trúc sư và chủ sở hữu, Waldemar Korte và Alexander Hoffman bị thuyết phục rằng in bê tông 3D là một công nghệ đột phá, nó có thể thay đổi ngành công nhiệp xây dựng một cách đáng kể. Ở đây, họ cung cấp một cái nhìn sâu sắc hơn trong quá trình xây dựng phụ gia và những lợi thế của nó cho việc xây dựng trong tương lai, cũng như những thách thức độc nhất của nó trong thời điểm hiện tại.

Bê tông đặc biệt từ máy in giàn

Công nghệ in bê tông 3D được dựa trên nguyên tắc tạo đường viền, trong đó các vật liệu xây dựng được áp dụng từ các lớp. Thách thức ở đây nằm trong hai thành phần cốt lõi: phương tiện in ấn và máy in. Bê tông thông thường không phù hợp như trước đây. Đối với các tờ in dày 2cm và rộng 6cm đã được sử dụng cho ngôi nhà ở Beckum, một bê tông đặc biệt cần được thay thế; một loại cứng nhanh nhưng cũng liên kết tốt với lớp bên dưới. Thêm vào đó, nó phải có thể bơm được và dễ đùn. Do đó, một loại vữa chịu lực với các đặc tính này đã được nhà sản xuất bê tông Heidelberg Cement phát triển riêng cho dự án. 

Máy in được sử dụng là máy in giàn BOD2 từ COBOD, nó được phân phối tại Đức bởi công ty PERI. Đầu in có thể được di chuyển trong một khung kim loại được lắp cố định trên cả ba trục, do đó có thể vào bất cứ vị trí nào trong không gian ba chiều. Khoảng cách giữa cột tối đa là 15 mét, trong khi chiều cao và chiều dài có thể thay đổi do thiết kế mô-dun.

© PERI
© PERI

Lập kế hoạch triển khai BIM với Allplan

MENSE-KORTE đang làm việc với Allplan kể từ khi chương trình được giới thiệu lần đầu tiên, do đó lần triển khai cho ngôi nhà được in 3D đầu tiên của họ cũng được thực hiện bằng việc sử dụng mô hình tòa nhà 3D được tạo trong phần mềm Nemetschek. Một tính năng đặc biệt của mô hình là cấu trúc tường nhiều lớp bao gồm mặt tiền bên ngoài, khoang (để cách nhiệt), đường ray trung tâm, lõi bê tông đúc tại chỗ (chịu lực) và đường ray bên trong có thể nhìn thấy được. Như một phần của dự án BIM, việc triển khai đột phá của ngành MEP cũng đã được thực hiện trong mô hình kiến trúc. Ở đây, các lỗ rỗng để lắp đặt MEP có thể được lên kế hoạch trực tiếp và nhờ quy trình in ấn, không cần phải có những bước đột phá truyền thống. Tuy nhiên, cần phải bao gồm các kích thước khoảng trống nhất định trong mô hình để đảm bảo đầu in có thể di chuyển tự do.

Chuyển đổi sang mô hình đường trung tâm

Một trong những thách thức lớn nhất trong công nghệ in tòa nhà 3D nằm ở ngôn ngữ của máy in. Vì thế, để in được mô hình, đầu tiên nó cần phải được được chuyển đổi thành cái được gọi là mô hình trung tâm. Sau đó, các bản được tạo trong quy trình này phải được kiểm tra tính chính xác bằng phần mềm bổ sung và sửa chữa nếu cần.

Thời gian của các lớp

Một thách thức khác là thời gian của các lớp. Bởi vì mỗi lớp in sẽ khô trong vòng 5 phút và không thê kết hợp với lớp khác sau đó, nên mô hình phải được chia ra thành 3 phần in. Ngoài ra, trong phần mềm cắt của máy in, cũng như cài đặt độ dày lớp, thời gian của lớp cũng được đặt từ 6 đến 8 phút để dự phòng, được sử dụng để xác định tốc độ in. Thêm vào đó, các đường di chuyển do chính máy in tạo ra phải được điều chỉnh lại một lần nữa theo logic của cấu trúc. 

Ưu điểm của công nghệ in bê tông 3D

Mặc dù những thách thức nói trên đòi hỏi một lượng công việc lập kế hoạch bổ sung nhất định, nhưng ưu điểm của in bê tông 3D rõ ràng vượt trội hơn các nhược điểm của nó. Như đã đề cập trước đó, việc lên phương án cho các dịch vụ MEP có thể được thực hiện khá dễ dàng, tiết kiệm nhân công và vật liệu. Điều tương tự cũng áp dụng cho việc lắp đặt các hộp nối điện hoặc xem xét các đường ống MEP. Do đó, chi phí cho các giao dịch phụ trợ bị bỏ qua này được tiết kiệm. 

Hơn thế nữa, đó không phải vấn đề với máy in khi tường “thông thường” thẳng hay là cong. Các đường cong hoặc lanh tô, hình chiếu và các cấu kiện đặc biệt, cũng như các thiết bị lắp đặt cố định – chẳng hạn như ống khói hoặc một số phần của nhà bếp – không phát sinh thêm bất kỳ chi phí nào và do đó được sản xuất ở cùng một mức giá, điều này cũng mang lại sự tự do thiết kế tối ưu. 

Một điểm đặc biệt quan trọng liên quan đến việc sử dụng nhân sự. Một mặt chỉ cần 2 đến 3 người cho công việc xây dựng – một điều rất thuyết phục trong thời buổi thiếu thợ lành nghề. Mặt khác, so với các công trường thông thường, yếu tố con người giảm đi rất nhiều, do đó, việc kết thúc giờ làm giờ làm sau hơn 40 năm trên công trường không nhất thiết là kết thúc lao động cá nhân. 

© PERI

Để trải nghiệm những tính năng ưu việt của Allplan 2023, tải bản dùng thử miễn phí trong 14 ngày ngay hôm nay và đem dự án của bạn đến gần với sự thành công hơn.

Shopping Basket